Dans le cadre du Contrat Plan-Etat-Région 2021-2027, le projet PROPRE1 ambitionne de créer un écosystème favorable pour intensifier l’innovation dans le domaine du recyclage avancé des plastiques2. Porté par IFPEN et l’UCBL3, l’objectif du projet est de concevoir et de mettre à disposition un ensemble d’outils différenciants pour des travaux allant de la recherche fondamentale (TRL 1 à 3) au développement industriel (TRL 4 à 7). Ce continuum d’outils permettra de concrétiser les concepts de laboratoire à l’échelle pilote et de produire des charges représentatives pour convaincre les industriels d’aller vers un développement. Cet article concerne les outils de taille pilote (TRL 4 à 7) portés et localisés sur le site d’IFPEN-Lyon et dont l’accès à l’écosystème sera assuré par la plateforme collaborative Axel’One.
La conception des outils de taille pilote (TRL 4 à 7) pour ce projet représente un défi d'ingénierie majeur pour lequel l’expertise scientifique et technique dans le domaine des procédés d’IFPEN fut primordiale. En outre, ce projet a nécessité d’anticiper précisément les besoins des futurs projets utilisateurs et d’intégrer harmonieusement les différentes technologies retenues.
La plate-forme PROPRE à l'échelle pilote a été conçue à la fois modulaire et évolutive tout en disposant d’équipements de taille semi industrielle, adaptés au recyclage avancé des plastiques.
1 Financé par l’Etat, la région AuRA, la Métropole de Lyon, l’IFPEN, le CNRS et l’UCBL (budget total de 9,5 M€), soutenu par les pôles de compétitivité Axelera, Polymeris, Techtera, l’éco-organisme CITEO et le consortium Lyon Polymers Science and Engineering (LPSE)
2 Recyclage mettant en œuvre des étapes physico-chimiques permettant de compléter le recyclage mécanique en transformant les déchets plastiques en des matières premières secondaires. Ces dernières sont ensuite réintroduites à différentes étapes du processus de production du plastique selon des circuits plus ou moins courts.
3 Université Claude Bernard Lyon
Une infrastructure de pointe
Le projet PROPRE a franchi plusieurs étapes-clés depuis son lancement. En 2024, une extrudeuse bi-vis co et contra-rotative permettant de fondre et injecter les charges plastiques, a été installée dans un espace ATEX4 dédié, spécialement construit pour accueillir des projets de grande échelle avec des quantités éventuellement importantes de solvants.
Au début de l'année 2025, trois réacteurs agités, de volumes différents (1, 7 et 50 litres), ont été réceptionnés, permettant de produire en batch ou en continu, selon le besoin, de 100 kg à 1 tonne de plastique recyclé. Ces réacteurs sont conçus pour fonctionner à haute température et haute pression, conditions opératoires requises par la plupart des projets concernés.
4 Répondant à la réglementation liée aux atmosphères explosives
En parallèle, trois décanteurs de 7, 16 et 36 litres ont été reçus et implantés. Ils jouent un rôle crucial dans la séparation des insolubles (pigments, polymères, fibres…) et la purification des impuretés.
Le décanteur de 36 litres a été pensé pour fonctionner soit horizontalement soit verticalement, pour permettre respectivement la séparation des molécules de faible et de haute densité.
Les équipements supplémentaires à venir prochainement
Pour renforcer davantage les capacités de la plateforme, d'autres outils sont en cours d'approvisionnement :
- un lit mobile simulé5 pour purifier par adsorption hautement optimisée;
- une distillation spécifique pour la séparation des polymères et des solvants ;
- un décanteur centrifuge permettant à la fois d’extraire des particules fines, jusqu’à un haut niveau de pureté, et de diminuer le temps de séparation ;
- une extraction liquide/liquide pour la purification poussée des éléments en phase liquide ;
- et des filtres de diverses technologies, envisagés pour la séparation des impuretés et des insolubles, ou pour séparer les polymères des solvants usés.
Une fois opérationnels, ces équipements permettront d'optimiser les procédés de recyclage pour améliorer la qualité des produits qui en seront issus. La compatibilité entre ces différents équipements a été prise en compte (débits, température, langage pour l’automatisme) de manière à assurer un enchaînement fluide et efficace des étapes unitaires.
5 LMS (ou SMB en anglais) : permet d’atteindre une haute pureté, un haut rendement et un fonctionnement quasi-continu grâce à des commutations cycliques de vannes et un domaine opératoire restreint aux performances maximales de l’adsorbant.
Une plateforme modulaire
Les outils de la plateforme PROPRE du site IFPEN ont été conçus de manière à répondre aux besoins des différentes opérations requises par le recyclage des plastiques et peuvent s'adapter à différents types de plastiques et de procédés. La modularité permet aux utilisateurs de configurer les équipements en fonction de leurs besoins spécifiques.
La plateforme est évolutive pour accompagner les projets dans leur changement d’échelle en permettant l’échantillonnage suffisant (environ 1 tonne) pour des essais de mise en forme ou de re-polymérisation à échelle industrielle. Les équipements seront régulièrement mis à niveau ou pourront être remplacés facilement pour suivre les avancées technologiques.
Le projet PROPRE suscite déjà un vif intérêt de la part de nombreux acteurs du secteur. Plusieurs projets sont en attente, témoignant de la pertinence et de l'importance de cette initiative. La plateforme promet de devenir un véritable catalyseur pour l'innovation dans le domaine du recyclage chimique des plastiques.
Contacts scientifiques pour les outils pilotes : Aline GREZAUD et Denis GUILLAUME (IFPEN)
Contact scientifique pour les outils de découverte : Vincent MONTEIL (UCBL)